COURS 2

• Métabolisme photoautotrophe


  En présence de lumière, avec CO2 dans l'atmosphère ou dans l'eau
• Les chloroplastes abondent dans les cellules du mésophylle, tissu interne des plantes. Une cellule contient plusieurs chloroplastes. Le CO2 entre dans les feuilles et l'O2 en sort par des pores microscopiques appelés stomates.
• Chloroplastes


  À l'intérieur se trouvent des empilements de thylakoïdes que l'on nomme des grana. Le liquide dense qui les entoure est nommé le stroma. La chlorophylle se trouve dans la membrane du thylakoïde.
• Voies métaboliques de la photosynthèse

  1ère phase : réactions photochimiques = réactions claires, dans la membrane des thylakoïdes
• Lumière visible


  Ne constitue qu'une petite fraction d'un vaste spectre continu de radiations: le spectre électromagnétique
• Toutes les radiations du spectre électromagnétique se déplacent sous forme d'ondes. Chaque onde a une longueur d'onde (distance entre deux pics) et une fréquence qui lui est inversément proportionnelle. Pour chaque longueur d'onde, la radiation possède une quantité d'énergie caractéristique qui lui est associée.
• Lumière visible


  Les longueurs d'ondes comprises entre 380 et 720 nm forment la lumière visible.
• Pigments


  Substances qui absorbent la lumière visible chez les photoautotrophes
• Les pigments réfléchissent les longueurs d'onde qu'ils n'absorbent pas. La chlorophylle est verte car elle absorbe principalement dans le bleu/violet et rouge.
• Spectre d'absorption


  La bande d'absorbtion d'un pigment
• Le rayonnement photosynthétiquement actif (RPA) se situe entre 350 et 780nm
• La chlorophylle a n'est pas le seul pigment à participer à la photosynthèse. D'autres pigments qui se trouvent dans les membranes des thylakoïdes peuvent absorber la lumière et transférer l'énergie à la chlorophylle a. On nomme ces autres pigments les pigments accessoires (antennes).
• Photosystèmes


  Dans les chloroplastes, les pigments sont intégrés aux thylakoides sous forme de complexes appelés photosystèmes. Les photosystèmes incluent un complexe antennaire, qui contient des pigments d'antenne (chlorophylles, caroténoïdes) qui canalisent l'énergie lumineuse vers le centre réactionnel. Le centre réactionnel est composé de protéines et de 2 chlorophylles a. Il permet la transformation d'énergie lumineuse en énergie chimique.
• Photophosphorylation non-cyclique


  1. Absorption de l'énergie des photons par le complexe antennaire du photosystème II (PSII)

  2. L'électron photoexcité d'un P680 est transféré à la phéophytine, une chlorophylle modifiée qui agit comme accepteur primaire d'électrons

  3. Pour recharger le PSII de 2 électrons, le complexe d'évolution de l'oxygène photolyse une molécule d'eau en 2H+ + 1/2 O2 + 2e-

  4. La phéophytine passe 2 électrons à la plastoquinone A (PQ A), qui elle-même les passe à la PQ B. Celle-ci prélève simultanément 2 H+ au stroma et se réduit en PQ B H2 (plastoquinol)

  5. PQ B H2 transfère ses électrons au complexe du cytochrome b6f et redevient PQ B (forme oxydée). Ses H+ sont libérés dans la lumière thylakoïdale via le complexe cytochrome b6f

  6. Les électrons, une fois dans le complexe cytochrome b6f, sont dirigés vers une plastocyanine jusqu'au PSI. Le PSI reçoit de l'énergie lumineuse et photoexcite les électrons au niveau des P700

  7. L'électron excité d'un P700 est transféré à A0 (fonction équivalente à la phéophytine du PSII), puis à A1 (une phyloquinone), puis à la ferrédoxine (FD, une protéine fer-soufre). La ferrédoxine-NADP+ réductase (FNR) les utilise pour catalyser NADP+ + 2H+ + 2e- → NADPH + H+ (soit une réduction de NADP+)

  8. Le flux de H+ à travers l'ATP synthase permet la formation d'ATP à partir d'ADP et de phosphate inorganique. C'est pour cette raison que le processus s'appelle photophosphorylation.
• L'eau est la source d'électrons de la photosynthèse chez les cyanobactéries et chez les plantes (2H2O oxydées en 4H+ + O2)
• Le flux d'électrons se fait de l'eau vers la forme oxydée de la nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADP+) qui subit une réduction en NADPH : H2O + NADP+ -> NADPH + H+ + 1/2O2
• Le gradient électrochimique de protons est utilisé par l'ATP synthase pour phosphoryler d'adénosine diphosphate (ADP) en adénosine triphosphate (ATP)
• Photosynthèse


  1. Electrons transférés de l'eau à la forme oxydée de la nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADP+) qui subit une réduction en NADPH

  2. Flux d'électrons à travers la membrane des thylakoïdes

  3. Gradient électrochimique de protons (H+) utilisé par l'ATP synthase pour phosphoryler l'adénosine diphosphate (ADP) en adénosine triphosphate (ATP)
• Photophosphorylation non-cyclique


  1. Electrons transférés de l'eau à la NADP+ réductase qui catalyse la réduction de NADP+ en NADPH

  2. Flux d'électrons remplaçant ceux de P700+ par ceux venant du PSII

  3. Gradient de protons (H+) utilisé par l'ATP synthase pour former de l'ATP à partir d'ADP et de phosphate inorganique
• Photophosphorylation cyclique


  1. Le PSI peut fonctionner indépendamment du PSII, générant un transport cyclique d'électrons

  2. Electrons détournés vers un accepteur de la chaîne reliant PSII et PSI

  3. Pompage de protons permettant une photophosphorylation cyclique ne produisant que de l'ATP
• Le cycle de Calvin consomme davantage d'ATP que de NADPH (dans un rapport 3:2), le transport cyclique est donc indispensable pour combler la différence
• Cycle de Calvin


  1. Fixation: 3 CO2 se lient à 3 RuBP, la substance résultante est hydrolysée en 6 3-phosphoglycérate (PGA)

  2. Réduction: le PGA est réduit en glycéraldéhyde 3-phosphate (G3P) par ajout de phosphates provenant des ATP et réduction par les NADPH

  3. Régénération: 5 G3P servent à régénérer 3 RuBP, la substance de départ, nécessitant 3 molécules d'ATP
• Le produit immédiat du cycle de Calvin est le glycéraldéhyde 3-phosphate (G3P), transporté du chloroplaste au cytosol pour être transformé en saccharose, le reste étant transformé en amidon
• Facteurs externes influant sur la photosynthèse

  • Disponibilité de l'eau
  • Disponibilité en CO2
  • Intensité de l'éclairement
  • Durée de l'éclairement
  • Longueurs d'ondes
  • Température
  • Valeur nutritive du milieu
• La photosynthèse est un élément majeur du cycle du carbone (250 milliards de tonnes de sucre produites chaque année) et responsable de la productivité primaire des écosystèmes
• Métabolites primaires chez les plantes

  • Glucides
  • Protéines et acides aminés
  • Lipides
• Métabolites secondaires chez les plantes

  • Alcaloïdes
  • Huiles essentielles
  • Substances phénoliques
• Métabolites secondaires


  • Terpènes
  • Terpénoïdes
• Chapitre 2 - Métabolisme végétal 2.6. Les métabolites secondaires: substances phénoliques
• Autres métabolites secondaires


  • Glycosides
  • Flavonoïdes
  • Tanins
• Acide salicylique


  Aloé émodine
• Chapitre 1 : caractéristiques des êtres vivants et des végétaux
• Chapitre 2 : métabolisme végétal
• Chapitre 3 : cyanobactéries
• Chapitre 4 : eucaryotes végétaux
• Chapitre 5 : reproduction des eucaryotes végétaux
• Plan des cours 1 et 2
• Evolution des principaux clades
• Ancêtre commun des organismes eucaryotes
• Ancêtre commun des organismes cellulaires